基于RFID技術的鋼筋混凝土裝配式構件質量追蹤精度管理

項 勇,劉 鑫

(西華大學土木建筑與環境學院,四川 成都 610039)

中國國務院在2016年9月27日發布《國務院辦公廳關于大力發展裝配式建筑的指導意見》,中國住建部在2017年4月發布《建筑業發展“十三五”規劃》。這兩份文件均明確提出要在中國推廣裝配式建筑。隨后各自治區、直轄市均結合本地實際情況出臺了一系列推進裝配式建筑落地的政策和文件。但裝配式建筑在推進過程中遇到的阻礙主要表現在制定的政策、措施不具體,操作性不強；相關的國家標準、行業標準、構件圖集及定額不健全；對裝配式建筑的管理理念缺失等。由此導致了裝配式建筑的建造成本與交易成本的上升,房地產企業和施工企業從利益最大化的角度考慮都不愿意采用這種建筑結構形式。為了降低裝配式建筑的建造成本與交易成本,提升客戶對裝配式建筑的滿意度,本文將應用RFID技術實現裝配式建筑構件從設計、生產、運輸到現場裝配的質量信息正向追蹤和反向追溯,有利于形成裝配式建筑的質量管理理念,滿足客戶和其他參與主體對過程質量的要求。

1 目前我國鋼筋混凝土裝配式構件質量管理現狀

目前鋼筋混凝土裝配式構件的質量管理一般劃分為三個階段：第一階段是鋼筋混凝土構件在預制構件生產企業生產過程中的質量控制,這一階段預制構件生產企業會依據建筑和結構施工圖對預制構件進行加工圖深化設計,與此同時,駐廠監理會對預制構件生產的原材料進行檢驗、核驗,然后構件生產企業將進行安放模具、綁扎鋼筋、設置預埋件等隱蔽工程作業,以上隱蔽工程經駐廠監理核驗后構件生產企業再澆筑混凝土,最終形成鋼筋混凝土構件。第二階段是鋼筋混凝土構件物流階段的質量控制,這一階段包括了預制構件起運、中間運輸、現場卸貨和現場吊裝等物流過程,質量控制重點是運輸之前構件堆放層數、堆放方式的確定及運輸過程中的成品保護。構件送達施工現場后,施工單位要對所有批次的預制構件進行質量核驗,與監理單位一起復核構件質量的保證文件。第三階段是拼裝完成后整體化疊合階段的質量控制,這一階段主要是對構件之間的連接方式和結構強度進行質量控制[1]。

從現今中國鋼筋混凝土裝配式構件的質量管理現狀不難看出,預制構件生產企業、物流公司、施工單位和監理單位等參與主體均消耗了大量的資源來進行裝配式建筑的質量管理。在這種質量管理模式下,由于參與主體較多,時間跨度較大,不確定因素增加等勢必會導致質量信息的不對稱。因此,引入新的技術來進行裝配式建筑的質量管理是十分必要的。

2 鋼筋混凝土裝配式構件流通過程追溯斷鏈分析

中國鋼筋混凝土裝配式構件的流通過程一般是以預制構件生產企業通過生產線生產出施工需要的鋼筋混凝土裝配式構件為起點,然后物流公司對構件進行運輸,最后施工企業對鋼筋混凝土裝配式構件進行下料,在整個流通過程中存在較多的包裝轉換現象。對于預制構件生產企業生產完成的鋼筋混凝土裝配式構件,為了便于物流公司的運輸工作,一般需要將多個鋼筋混凝土裝配式構件組合形成一個大包裝單元；當這些鋼筋混凝土裝配式構件運輸到施工現場時,施工企業為了便于施工,一般需要將物流公司組合形成的大包裝單元拆分為單個鋼筋混凝土裝配式構件。在包裝轉換過程中,由于鋼筋混凝土裝配式構件的標識缺失或標識與構件相關信息不對應,導致鋼筋混凝土裝配式構件無法實現質量的全程跟蹤。正是由于標識與構件相關信息不對應導致了構件在正向跟蹤的斷鏈,這種斷鏈現象的產生使構件的追溯信息不能與構件本身建立一一對應的關系,從而影響了鋼筋混凝土裝配式構件的全程質量追溯系統的建立。

3 基于RFID技術的鋼筋混凝土裝配式構件質量追溯精度模型構建

根據以上對鋼筋混凝土裝配式構件在流通過程中追溯斷鏈的分析可知,想要實現鋼筋混凝土裝配式構件在設計、生產、運輸、現場裝配整個過程的質量追溯,最關鍵的是要在整個過程的物質流基礎上建立起相應的信息流。無線射頻識別技術(RFID技術)能將這樣的質量信息流建立起來,并且RFID標簽的抗污染能力與耐久性滿足施工現場的環境要求與建筑產品使用周期長的要求,因此利用RFID技術構建鋼筋混凝土裝配式構件質量追溯精度模型是有效且可行的。

3.1 總體框架

分析鋼筋混凝土裝配式構件全程質量追溯系統的建立需要完成以下三項基本工作：對構件進行標識、記錄構件的相關信息和將信息上傳至數據庫。RFID技術以存儲容量大,抗污染能力強,耐久性能好,可重復使用等優點成為完成上述三項基本工作的首選技術手段。

要想完成基于RFID技術的鋼筋混凝土裝配式構件全程質量追溯系統的建立,重點應解決好在整個物流過程中構件與其相關信息的一一對應問題。首先,對從預制構件生產企業制作完成的單個構件使用RFID標簽進行標識,然后,當物流公司將多個構件組合形成一個大包裝單元時再使用不同的RFID標簽進行標識。在這個過程中應建立好單個構件的RFID TID與大包裝單元的RFID TID的關聯,TID是RFID標簽的唯一編號。在上述正向跟蹤過程中,單個構件的RFID TID與大包裝單元的RFID TID實現了多對一的關系建立,與此同時,構件名稱、建筑材料種類、結構強度、截面尺寸、操作人員等信息存儲至數據庫中,以便于后期質量追溯。當物流公司將構件運輸至施工現場時,施工人員為了吊裝需將大包裝單元進行拆分,在這個過程中需要實現大包裝單元的RFID TID與單個構件的RFID TID標識的一對多關系的建立,同時也需要將相關信息存儲至數據庫中。

3.2 包裝組合過程關聯建立

首先,掃描需要包裝組合的單個構件的RFID TID,RFID TID中包含了構件的批次編碼,這與大包裝上的RFID TID將形成多對一的關聯規則。大包裝可容納的體積大小決定了進入大包裝的構件類型和數量。構件掃描采用累加原則以判斷是否達到大包裝所需的構件數量,對于沒有達到的則繼續掃描；對于達到的應將單個構件的批次編碼寫入數據表。然后,使用RFID讀寫器讀取大包裝的RFID TID,對于讀取不成功的繼續讀取；對于讀取成功的將RFID TID存入數據表。這樣一來,單個構件的RFID TID與大包裝的RFID TID都能在數據表中獲取,通過其多對一的關系,包裝組合過程的關聯就建立完成了。

3.3 流通過程信息采集

基于工程質量管理信息系統[4],使用該系統中的DNC(Distributed Numerical Control)數據采集功能實現鋼筋混凝土裝配式構件流通過程的信息采集。在對流通過程中的信息進行采集之前要先使用RFID讀寫器讀取大包裝上的RFID標簽,然后結合采集的流通過程信息實現大包裝RFID與流通信息的對應。由于在3.2中已經建立了包裝組合過程關聯,因此能進一步實現單個預制構件的RFID TID與流通信息的對應。最后將采集完成的流通過程信息上傳至工程質量管理信息系統。

3.4 包裝拆分過程關聯建立

包裝拆分是包裝組合的逆過程,在3.2中已經實現了包裝組合過程的關聯建立,即單個構件的RFID TID與大包裝的RFID TID形成了多對一的關聯規則。并且在3.3中完成了大包裝流通過程信息的采集,這就實現了大包裝的流通信息記錄。對于包裝拆分過程,則可通過單個構件的RFID TID追溯出構件流通過程中的信息,這就實現了包裝拆分過程的關聯建立。

4 結束語

中國在推進裝配式建筑的進程中,由于針對裝配式建筑制定的政策、措施不具體,相關的國家標準、行業標準和圖集不健全,相應的管理理念缺失導致裝配式建筑的建造成本及交易成本較高。針對這種現象,本文分析了鋼筋混凝土裝配式構件流通過程中質量信息的斷鏈情況,使用RFID技術構建了鋼筋混凝土裝配式構件質量追溯精度模型。該模型能幫助裝配式建筑各參與主體提高鋼筋混凝土裝配式構件的質量管理效率,有效降低質量管理成本,提高客戶的質量滿意度。希望該模型能得到房地產開發企業與施工企業的認可,進而加快裝配式建筑在中國的落地和發展。